[发明专利]飞机零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测方法

权利要求书

1.一种飞机零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测方法，其特征在于：检测系统包括视觉成像系统、运动机构和计算机检测系统；视觉成像系统由计算机检测系统控制，运动机构与计算机检测系统间数据通讯；在检测时将视觉成像系统安装在运动机构的运动末端上，在标定系统后，由运动机构带动视觉成像系统移动至待测导孔的孔轴方向上拍摄得到导孔的实际成像，图像处理得到待测导孔实际成像边缘的椭圆表达式；虚拟相机得到待测导孔的理论成像，并处理得到理论边缘的椭圆表达式，最后将导孔的实际边缘表达式与理论边缘表达式进行对比分析，得到检测结果；

所述的标定系统采用标定参照物，包括如下步骤：

(1)在运动机构工作台上装夹找正标定参照物，得到标定参照物坐标系与运动末端坐标系的位置关系；

(2)移动相机从多个方位拍摄标定参照物得到标定图像，由此标定出相机内参数以及相机坐标系相对于标定参照物坐标的位置关系；

(3)根据已经得到的标定参照物坐标系与运动末端坐标系的位置关系以及相机坐标系相对于标定参照物坐标的位置关系，计算相机坐标系与运动末端坐标系间的位置关系；

所述的图像处理算法包括如下步骤：

(1)对原图像进行灰度化，对灰度图像进行高斯滤波处理；

(2)采用最大类间方差法进行二值化，寻找二值化后图像中的轮廓边缘，初步拟合椭圆；

(3)对灰度图像用Canny算法进行边缘检测，得到更为精确的边缘，用拟合的椭圆信息对像素边缘进行筛选，在对筛选结果进行畸变校正后，最终采用RANSAC方法进行椭圆拟合得到待测导孔在图像坐标下的椭圆表达式Er；

所述的对比分析方法包括如下步骤：

(1)将系统标定参数输入到虚拟成像模型中，对检测零件的三维模型进行虚拟成像得到待测导孔边缘的理论成像椭圆表达式Et；

(2)根据待测导孔的理论边缘椭圆表达式Et和实际边缘椭圆表达式Er，从两个方面分析导孔的加工精度：

A.孔心位置偏差，即椭圆Et和椭圆Er的中心之间的距离；

B.最大边界误差，首先计算过E_t中心的直线与E_t、E_r在同一个方向上的交点，而后计算两个交点间的距离，直线扫描一周，最大的距离即为最大边界误差。

2.根据权利要求1所述的飞机零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测方法，其特征在于：标定参照物存在可通过机械找正确定其坐标系的几何元素，并存在可用于相机标定的非对称的平面几何特征。

3.根据权利要求2所述的飞机零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测方法，其特征在于：标定参照物为一长方体块状，其中一个表面上加工有垂直该面装夹定位孔h1和孔阵列A，孔之间的位置关系均为已知；选择包含该加工面在内的三个面，其中任意两面相邻，通过此三面或者孔h1与任意两个不相互平行的面用机械找正的方式确定标定参照物的坐标系。

4.根据权利要求3所述的飞机零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测方法，其特征在于：孔阵列A包含两个孔径较大的孔h2和一个孔径较小的孔h3，并组成非对称排列。

5.根据权利要求1-4任一项所述的飞机零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测方法，其特征在于：运动机构带动视觉成像系统移动前，对导孔检测顺序进行规划，求解检测最短时间路径，两个导孔间的运动时间由运动机构各轴的联动类型及各轴的运动速度确定。